CN113710987A - 车辆位置确定装置、车辆位置确定系统以及车辆位置确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆位置确定装置、车辆位置确定系统以及车辆位置确定方法。搭载于车辆(10)的车辆位置确定装置(110)具备：获取部(112)，获取周边图像，该周边图像是确定车辆位置的道路信息，且该周边图像由相对于车辆的相对的微小位移来表示；以及控制部(114)，对道路信息和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。

Description

车辆位置确定装置、车辆位置确定系统以及车辆位置确定 方法
相关申请的交叉引用：本申请主张于2019年4月4日申请的申请号2019－71690的日本专利申请的优先权，并通过参照将其所有公开引用至本发明。
技术领域
本公开涉及车辆位置确定装置、车辆位置确定系统以及车辆位置确定方法。
背景技术
作为确定车辆位置的技术，例如已知有如日本特表2018－510373号公报所记载的对相机的拍摄图像与预先准备的稀疏地图进行比较，来确定车辆位置的技术。
但是，在招牌、纪念物等成为标记的物标较少或者不存在物标的位置，不能高精度地确定车辆位置。因此，希望不论位置如何都能够高精度地确定车辆位置的技术。
发明内容
根据本公开的一个方式，提供一种搭载于车辆的车辆位置确定装置。该车辆位置确定装置是搭载于车辆的车辆位置确定装置，具备：获取部，获取周边图像，上述周边图像是用于确定上述车辆位置的道路信息，且上述周边图像由相对于上述车辆的相对的微小位移来表示；以及控制部，对上述道路信息和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置，上述周边图像由预先规定的时间内的相对于上述车辆的相对的位移来表示。
根据该车辆位置确定装置，对由相对于车辆的相对的微小位移表示的周边图像所表示的用于确定车辆位置的道路信息、和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。因此，不论位置如何都能够高精度地确定车辆位置。
附图说明
图1是表示搭载有车辆位置确定装置的车辆的一个例子的说明图。
图2是表示周边图像的一个例子的图。
图3是表示周边图像的比较例的图。
图4是表示车辆位置确定处理的一个例子的流程图。
图5是表示高精度车辆位置确定处理的一个例子的流程图。
具体实施方式
A.第一实施方式：
如图1所示，车辆10具备车辆位置确定系统100。在本实施方式中，车辆位置确定系统100确定车辆10的被表示为地图上的坐标的绝对位置亦即车辆位置。在本实施方式中，车辆位置确定系统100具备车辆位置确定装置110、位移传感器122、相机124、车辆位置传感器126以及道路特征信息存储部130。
在本实施方式中，道路特征信息存储部130存储道路特征信息、地标以及与该地标对应的位置信息。所谓的“道路特征信息”是表示预先规定的地点的绝对位置的信息。道路特征信息例如是包含预先规定的地点的道路信息和表示该地点的地图上的坐标信息的信息。所谓的“道路信息”是用于确定车辆位置的信息。
作为道路信息、道路特征信息所包含的信息，例如能够使用如下的信息中的任意一个以上的信息。
＜信息1：道路形状信息＞
表示车辆的行进方向上的路面的形状的信息(具体而言，例如是表示由地面的起伏引起的路面隆起的信息)
＜信息2：道路图案信息＞
表示路面表面的图案的信息(具体而言，例如是表示路面的污迹、石板的信息)
＜信息3：距离标记信息＞
表示距离标记的信息(具体而言，例如是表示公里标、里程标的信息)
＜信息4：道路物标信息＞
表示道路附近的静止物标的信息(具体而言，例如是表示行道树的树干的图案、行道树、消火栓的配置图案的信息)
另外，也能够适当地组合上述的信息1～4、其它信息作为道路信息、道路特征信息。
车辆位置确定装置110由微型计算机等构成，通过微型计算机执行预先安装的程序，作为获取部112以及控制部114发挥作用，其中，上述微型计算机由中央处理装置(CPU)、RAM、ROM构成。但是，也可以利用硬件电路实现这些各部的功能的一部分或全部。
获取部112获取由位移传感器122拍摄到的周边图像，该周边图像是道路信息，且该周边图像由相对于车辆10的相对的微小位移来表示。所谓的微小位移，例如是指1cm以下的位移。获取部112获取由相机124拍摄到的图像、由车辆位置传感器126检测出的车辆位置。另外，获取部112获取存储于道路特征信息存储部130的道路特征信息。控制部114对获取部112获取的道路信息与道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。
位移传感器122获取相对于车辆10的相对的微小位移作为亮度变化的信号。位移传感器122是具有由单个拍摄元件构成的多个像素，且能够以数μs单位检测随着物体的位移而产生的物体的亮度值的变化这样的事件的事件检测型的拍摄装置，例如，事件相机。位移传感器122输出与物体上的亮度值发生变化的位置对应的变化像素的信息例如受光强度、像素坐标，作为检测结果，不输出扫描多个像素全部所得到的帧单位的检测结果。因此，通过使用位移传感器122的检测结果，能够不被车速、车辆周边的明暗程度等拍摄环境所左右地检测道路信息。位移传感器122只要能够输出其值根据相对于车辆10的相对的物体的微小位移发生变化的变化像素的信息即可，除了不输出由帧组构成的检测信号的图像传感器之外，也可以使用能够以高帧速率输出由帧组构成的检测信号的拍摄装置，其中，上述高帧速率是指能够拍摄示出道路信息的图像的帧速率，例如1000fps。
相机124拍摄车辆10的周围获取图像。车辆位置传感器126检测当前的车辆10的车辆位置。作为车辆位置传感器126，例如能够举出全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System(s)(GNSS))、陀螺仪传感器等。
图2以及图3所示的图像分别是由位移传感器122和相机124在相同的条件下拍摄相同的位置获得的周边图像的一个例子。这些周边图像是拍摄石板的路面获得的图像。图2所示的由位移传感器122拍摄到的周边图像未因车辆10的移动而模糊，与此相对图3所示的由相机124拍摄到的比较用的周边图像产生模糊。如上述那样，由于位移传感器122捕捉以数μs为单位的亮度变化，所以即使在夜晚也不会产生伴随车辆10的移动的模糊，但相机124例如帧速率为60fps，相对于车辆10的移动速度较慢，另外，曝光时间相对于车辆10的移动速度较长，所以由相机124拍摄到的比较用的周边图像存在产生模糊的情况。因此，由位移传感器122拍摄到的周边图像与由相机124拍摄到的周边图像相比，石板的图案清晰。换句话说，车辆位置确定系统100通过使用位移传感器122，能够清楚地获取道路信息。
图4所示的车辆位置确定处理是确定车辆10的位置的处理。该处理是在车辆位置确定系统100的动作中，由车辆位置确定装置110反复执行的处理。
车辆位置确定装置110推断基准车辆位置(步骤S100)。具体而言，获取部112获取由车辆位置传感器126检测出的车辆位置作为基准车辆位置。另外，控制部114也可以代替该处理或在该处理基础上，通过公知的车辆位置确定技术，使用与道路信息不同的信息来推断基准车辆位置。例如，控制部114也可以从道路特征信息存储部130获取与车辆位置传感器126检测出的车辆位置对应的拍摄图像，并对从相机124获取的图像所包含的地标和从道路特征信息存储部130获取的图像所包含的地标的位置进行比较，来推断基准车辆位置。这里使用的从道路特征信息存储部130获取的包含地标的图像、以及该地标的位置信息是用于推断基准车辆位置的信息，且是与道路特征信息不同的信息。
车辆位置确定装置110判定基准车辆位置的精度是否低于预先规定的判别精度(步骤S110)。例如，能够根据车辆位置传感器126的通信强度、接收到电波的卫星的数量、以及由控制部114推断出的基准车辆位置上的误差范围求出基准车辆位置的精度。判别精度是为了判别车辆位置的精度而预先规定的阈值，是表示能够允许的最低的精度的值。此外，也可以代替步骤S100，获取部112获取使用与道路信息不同的信息推断出的基准车辆位置的精度。
在基准车辆位置的精度低于判别精度的情况下(步骤S110：是)，控制部114设定为在后述的确定车辆位置的处理中，使用从拍摄车辆10周边的第一范围获得的第一周边图像中提取的第一道路信息作为道路信息(步骤S120)。另一方面，在基准车辆位置的精度为判别精度以上的情况下(步骤S110：否)，控制部114设定为在后述的确定车辆位置的处理中，使用从拍摄车辆10周边的比第一范围窄的第二范围获得的第二周边图像中提取的第二道路信息作为道路信息(步骤S125)。换句话说，在基准车辆位置的精度为判别精度以上的情况下，与基准车辆位置的精度低于判别精度的情况相比，缩小示出道路信息的周边图像的拍摄范围。由此，在基准车辆位置的精度为判别精度以上的情况下，与基准车辆位置的精度低于判别精度的情况相比，在后述的车辆位置的确定的处理中确定的车辆位置的误差范围变窄，能够更高精度地确定车辆位置。在精度低于判别精度的情况下，由于车辆位置的误差范围较宽，所以通过使用范围更宽的第一道路信息，能够吸收基准车辆位置的精度误差。另外，在精度为判别精度以上的情况下，通过使用范围更窄的第二道路信息，能够确定精度较高的车辆位置。此外，虽然将第一周边图像和第二周边图像设为在不同大小的范围拍摄到的周边图像，但也可以从同一周边图像中的不同大小的范围中提取道路信息。
控制部114确定比基准车辆位置更高精度的车辆位置，并结束车辆位置确定处理(步骤S130)。对于车辆位置的确定方法的详细内容后述。
图5所示的高精度车辆位置确定处理是在图4所示的步骤S130中，由车辆位置确定装置110确定车辆位置的一系列的处理。此外，也可以代替图4所示的车辆位置确定处理，而仅通过图5所示的高精度车辆位置确定处理来确定车辆位置。
车辆位置确定装置110从道路特征信息存储部130获取道路特征信息(步骤S200)。更具体而言，车辆位置确定装置110从道路特征信息存储部130获取与基准车辆位置对应的地点的绝对位置的道路特征信息。
车辆位置确定装置110获取道路信息(步骤S210)。更具体而言，获取部112获取作为道路信息的周边图像。在本实施方式中，车辆位置确定装置110获取在上述处理(图4，步骤S120、125)中设定的道路信息。更具体而言，在基准车辆位置的精度低于判别精度的情况下获取第一道路信息，在基准车辆位置的精度为判别精度以上的情况下获取第二道路信息。第一道路信息例如是从第一周边图像中提取的道路信息，其中，上述第一周边图像是在车辆10的行进方向上的前方100m和车辆的宽度方向上的30m所规定的第一范围内拍摄到的，第二道路信息例如是从第二周边图像中提取的道路信息，其中，上述第二周边图像是在车辆10的行进方向上的前方5m和车辆的宽度方向上的1.5m所规定的第二范围内拍摄到的。
接着，控制部114计算道路信息与道路特征信息的相似度Sd(步骤S220)。控制部114能够使用公知的图像解析技术求出相似度Sd，例如，既可以使用模式匹配方法求出，也可以通过比较图像的特征量来求出。另外，在使用道路标志信息作为道路信息的情况下，控制部114也可以从周围图像所包含的公里标中提取字符串，并求出该字符串的一致程度作为相似度Sd。
控制部114判定计算出的相似度Sd是否为预先规定的阈值Sth以上(步骤S230)。例如，在以0～1的范围内的值表示相似度的情况下，阈值Sth能够决定为0.7以上的值。在相似度Sd为阈值Sth以上的情况下(步骤S230：是)，控制部114确定车辆位置(步骤S240)。另一方面，在相似度Sd小于Sth的情况下(步骤S230：否)，控制部114将车辆位置设为不确定(步骤S245)。控制部114也可以不更新车辆位置，而确定为基准车辆位置。
根据以上说明的第一实施方式的车辆位置确定装置110，对由预先规定的时间内的相对于车辆10的相对位移表示的周边图像所表示的用于确定车辆10的位置的道路信息、和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。因此，不论位置如何，都能够高精度地确定车辆位置。另外，车辆位置确定装置110根据基准车辆位置的精度来确定表示在车辆位置确定处理中使用的道路信息的周边图像的拍摄范围，在基准车辆位置的精度较高的情况下，比基准车辆位置的精度较低的情况下缩小示出道路信息的周边图像的拍摄范围。因此，车辆位置的误差范围变窄，能够精度更高地确定车辆位置。
B.其它实施方式：
(1)在上述实施方式中，控制部114根据基准车辆位置的精度来确定表示道路信息的周边图像的拍摄范围，作为确定车辆位置的处理所使用的道路信息(图4，步骤S120、125)。代替该结构，车辆位置确定装置110也可以根据基准车辆位置的精度来确定用作道路信息的信息。例如，车辆位置确定装置110也可以在基准车辆位置的精度小于判别精度的情况下，设定为使用道路形状信息作为道路信息，另一方面，在基准车辆位置的精度为判别精度以上的情况下，设定为使用道路图案信息作为道路信息。更具体而言，车辆位置确定系统100设定为位移传感器122拍摄车辆10的行进方向，以能够拍摄作为道路形状信息的路面的隆起、或者设定为位移传感器122拍摄车辆10的下方，以能够拍摄作为道路图案信息的石板等路面的表面。
(2)在上述实施方式中，控制部114根据相似度Sd是否为阈值Sth以上来确定车辆位置(图5，步骤S240、245)。代替于此，控制部114也可以计算与多个道路特征信息的各相似度Sd，并将相似度Sd最高的道路特征信息所表示的位置确定为车辆位置。另外，在使用道路标志信息作为道路信息的情况下，控制部114也可以提取周围图像所包含的公里标，通过与道路特征信息进行比较来确定该公里标所表示的地点，并根据与公里标的距离来确定车辆位置。
以上，基于实施方式、变形例对本公开进行了说明，但上述的发明的实施方式是用于容易理解本公开的实施方式，并不对本公开进行限定。本公开能够在不脱离其主旨以及权利要求书的范围内进行变更、改进，并且本公开也包含其等效物。例如，为了解决上述课题的一部分或者全部、或者为了实现上述效果的一部分或者全部，能够适当地对发明内容一栏所记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、变形例中的技术特征进行替换或者组合。另外，若该技术特征在本说明书中不是作为必需的特征来说明的，则能够适当地删除。

Claims (7)

1.一种车辆位置确定装置，是搭载于车辆(10)的车辆位置确定装置(110)，具备：
获取部(112)，获取周边图像，上述周边图像是用于确定上述车辆位置的道路信息，且上述周边图像由相对于上述车辆的相对的微小位移来表示；以及
控制部(114)，对上述道路信息和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。
2.根据权利要求1所述的车辆位置确定装置，其中，
上述道路信息包含表示上述车辆的行进方向上的路面形状的道路形状信息。
3.根据权利要求1或2所述的车辆位置确定装置，其中，
上述道路信息包含表示路面表面的图案的道路图案信息。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆位置确定装置，其中，
上述道路信息包含表示距离标记的道路标志信息。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆位置确定装置，其中，
上述获取部获取车辆位置的精度，上述精度是使用与上述道路信息不同的信息推断出的，
在上述精度低于预先规定的判别精度的情况下，上述控制部使用第一道路信息来确定上述车辆位置，其中，上述第一道路信息是作为上述道路信息从拍摄上述车辆周边的第一范围获得的第一周边图像中提取的，
在上述精度为上述判别精度以上的情况下，上述控制部使用第二道路信息来确定上述车辆位置，其中，上述第二道路信息是作为上述道路信息从拍摄上述车辆周边的比上述第一范围窄的第二范围获得的第二周边图像中提取的。
6.一种车辆位置确定系统，是搭载于车辆的车辆位置确定系统(100)，具备：
权利要求1～5中任一项所述的车辆位置确定装置；以及
位移传感器(122)，输出上述周边图像，
上述位移传感器能够获取上述微小位移作为亮度变化的信号。
7.一种车辆位置确定方法，其中，
获取周边图像，上述周边图像是用于确定车辆位置的道路信息，且上述周边图像由相对于上述车辆的相对的微小位移来表示，
对上述道路信息和表示预先规定的地点的绝对位置的道路特征信息进行比较，并根据其比较结果来确定车辆位置。
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